فهرست مطالب
- 1. مرور محصول
- 1.1 مزایای اصلی و بازار هدف
- 2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی
- 2.1 حداکثر مقادیر مطلق
- 2.2 مشخصات الکترو-نوری
- 3. توضیح سیستم دستهبندی
- 4. تحلیل منحنیهای عملکرد
- 4.1 جریان پیشرو در مقابل دمای محیط
- 4.2 توزیع طیفی
- 4.3 شدت تابشی در مقابل جریان پیشرو
- 4.4 شدت تابشی نسبی در مقابل جابجایی زاویهای
- 5. اطلاعات مکانیکی و پکیج
- 6. دستورالعملهای لحیمکاری و مونتاژ
- 6.1 شکلدهی سرب
- 6.2 ذخیرهسازی
- 6.3 فرآیند لحیمکاری
- 6.4 تمیز کردن
- 5.5 مدیریت حرارت
- 7. اطلاعات بستهبندی و سفارش
- 8. پیشنهادات کاربردی و ملاحظات طراحی
- 8.1 سناریوهای کاربردی معمول
- 8.2 ملاحظات طراحی
- 9. مقایسه و تمایز فنی
- 10. سوالات متداول بر اساس پارامترهای فنی
- 11. مورد عملی طراحی و استفاده
- 12. معرفی اصل عملکرد
- 13. روندها و تحولات فناوری
1. مرور محصول
HIR333/H0 یک دیود ساطعکننده مادون قرمز با شدت بالا است که در یک پکیج استاندارد T-1 3/4 (5 میلیمتری) ترو-هول با لنز پلاستیکی زرد قرار دارد. این دستگاه برای ارائه عملکرد قابل اعتماد در سیستمهای سنجش و ارتباطات مادون قرمز طراحی شده است. عملکرد اصلی آن انتشار نور مادون قرمز در طول موج اوج 850 نانومتر است که از نظر طیفی برای سازگاری با آشکارسازهای نوری مبتنی بر سیلیکون رایج مانند فوتوترانزیستورها، فوتودیودها و ماژولهای گیرنده مادون قرمز یکپارچه بهینهسازی شده است. این محصول با تمرکز بر قابلیت اطمینان بالا و خروجی یکنواخت طراحی شده است.
1.1 مزایای اصلی و بازار هدف
مزایای کلیدی این قطعه شامل شدت تابشی بالای آن است که امکان انتقال سیگنال قوی را فراهم میکند و ولتاژ پیشرو پایین آن که به عملکرد بهینه انرژی کمک میکند. این قطعه با استفاده از مواد بدون سرب ساخته شده و با دستورالعملهای اصلی زیستمحیطی و ایمنی از جمله RoHS، EU REACH و استانداردهای بدون هالوژن (Br < 900ppm, Cl < 900ppm, Br+Cl < 1500ppm) مطابقت دارد. این ویژگیها آن را برای طیف گستردهای از کاربردهای تجاری و صنعتی مادون قرمز که در آنها رعایت مقررات و قابلیت اطمینان بلندمدت حیاتی است، مناسب میسازد. بازار هدف شامل تولیدکنندگان سیستمهای امنیتی، کنترلهای از راه دور، سوئیچهای نوری، سنسورهای تشخیص شیء و انواع لوازم الکترونیکی مصرفی که به منابع نور نامرئی نیاز دارند، میباشد.
2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی
این بخش تجزیهای دقیق از مشخصات الکتریکی، نوری و حرارتی که مرزهای عملیاتی و عملکرد LED را تعریف میکنند، ارائه میدهد.
2.1 حداکثر مقادیر مطلق
حداکثر مقادیر مطلق محدودیتهای تنشی را تعریف میکنند که فراتر از آنها ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. این مقادیر هرگز نباید حتی به طور لحظهای تجاوز کنند. برای عملکرد قابل اعتماد، عملیات باید در شرایط عملیاتی توصیه شده حفظ شود.
- جریان پیشرو پیوسته (IF)): 100 میلیآمپر. این حداکثر جریان DC است که میتوان به طور پیوسته به LED اعمال کرد.
- جریان پیشرو پیک (IFP)): 1.0 آمپر. این جریان بالا تنها تحت شرایط پالسی با عرض پالس ≤ 100 میکروثانیه و چرخه وظیفه ≤ 1% برای جلوگیری از گرمای بیش از حد مجاز است.
- ولتاژ معکوس (VR)): 5 ولت. تجاوز از این ولتاژ بایاس معکوس میتواند باعث شکست پیوندگاه شود.
- اتلاف توان (Pd)): 150 میلیوات در دمای هوای آزاد 25 درجه سانتیگراد یا پایینتر. این مقدار با افزایش دمای محیط کاهش مییابد.
- محدودههای دمایی: عملیاتی: 40- تا 85+ درجه سانتیگراد؛ ذخیرهسازی: 40- تا 100+ درجه سانتیگراد.
- دمای لحیمکاری (Tsol)): 260 درجه سانتیگراد برای حداکثر 5 ثانیه، که محدودیتهای فرآیندهای لحیمکاری موجی یا ریفلو را تعریف میکند.
2.2 مشخصات الکترو-نوری
مشخصات الکترو-نوری در یک شرایط آزمایش استاندارد دمای محیط (Ta) 25 درجه سانتیگراد تعیین شدهاند. این پارامترها عملکرد معمول دستگاه را تعریف میکنند.
- شدت تابشی (Ie)): این توان نوری منتشر شده در واحد زاویه فضایی است که بر حسب میلیوات بر استرادیان (mW/sr) اندازهگیری میشود. مقدار معمول آن در جریان پیشرو (IF) 20mA برابر با 15 mW/sr است. تحت جریان پالسی 100mA، شدت تابشی میتواند به 80 mW/sr برسد.
- طول موج اوج (λp)): 850 نانومتر (معمول). این طول موجی است که در آن توان خروجی نوری در حداکثر خود قرار دارد. این طول موج برای چشم انسان نامرئی است اما توسط سنسورهای سیلیکونی به طور مؤثر تشخیص داده میشود.
- پهنای باند طیفی (Δλ)): 45 نانومتر (معمول). این نشاندهنده محدوده طول موجهایی است که LED منتشر میکند، که در نصف حداکثر شدت (عرض کامل در نصف بیشینه - FWHM) اندازهگیری میشود.
- ولتاژ پیشرو (VF)): 1.45 ولت (معمول) در IF=20mA، با حداکثر 1.65 ولت. در IF=100mA (پالسی)، مقدار معمول VFبه 1.80 ولت با حداکثر 2.40 ولت افزایش مییابد.
- جریان معکوس (IR)): حداکثر 10 میکروآمپر در VR=5V، که نشاندهنده نشتی بسیار کم در حالت خاموش است.
- زاویه دید (2θ1/2)): 30 درجه (معمول). این زاویه کاملای است که در آن شدت تابشی به نصف مقدار خود در مرکز (0°) کاهش مییابد. زاویه 30 درجه یک پرتو نسبتاً متمرکز ارائه میدهد.
3. توضیح سیستم دستهبندی
شدت تابشی LEDها در دستهها یا رتبههای مختلفی مرتب میشود تا یکنواختی برای کاربر نهایی تضمین شود. این دستهبندی تحت شرایط آزمایش استاندارد IF= 20mA انجام میشود. دستههای موجود توسط یک کد حرفی (M, N, P, Q, R) با مقادیر حداقل و حداکثر شدت تابشی متناظر تعریف میشوند. این به طراحان اجازه میدهد تا قطعهای را انتخاب کنند که نیازهای حساسیت یا برد خاص آنها را برآورده کند. به عنوان مثال، انتخاب دسته 'P' حداقل شدت تابشی 15.0 mW/sr و حداکثر 24.0 mW/sr را تضمین میکند. دیتاشیت برای این شماره قطعه خاص، دستهبندی جداگانهای برای طول موج (Hue) یا ولتاژ پیشرو (REF) نشان نمیدهد، اما مشخصات برچسب نشان میدهد که این پارامترها در طول تولید ردیابی میشوند.
4. تحلیل منحنیهای عملکرد
منحنیهای عملکرد معمول، بینش بصری از رفتار دستگاه تحت شرایط مختلف ارائه میدهند که برای طراحی مدار و مدیریت حرارتی حیاتی است.
4.1 جریان پیشرو در مقابل دمای محیط
این منحنی کاهش رتبه نشان میدهد که چگونه حداکثر جریان پیشرو پیوسته مجاز با افزایش دمای محیط بالاتر از 25 درجه سانتیگراد کاهش مییابد. برای اطمینان از باقی ماندن دمای پیوندگاه در محدودههای ایمن و حفظ قابلیت اطمینان بلندمدت، جریان عملیاتی باید در محیطهای با دمای بالا کاهش یابد. طراحان هنگام کارکرد LED در محفظهها یا در دمای محیط بالا باید این منحنی را بررسی کنند.
4.2 توزیع طیفی
نمودار توزیع طیفی، شدت تابشی نسبی را در برابر طول موج ترسیم میکند. این نمودار به صورت بصری طول موج اوج 850 نانومتر و پهنای باند طیفی تقریبی 45 نانومتر را تأیید میکند. منحنی مشخصه ماده نیمههادی GaAlAs (گالیوم آلومینیوم آرسنید) است. قله باریک و بهخوبی تعریف شده، همپوشانی حداقلی با نور مرئی و کوپلینگ بهینه با آشکارسازهای سیلیکونی که حساسیت اوج آنها حدود 800-900 نانومتر است را تضمین میکند.
4.3 شدت تابشی در مقابل جریان پیشرو
این منحنی رابطه بین جریان راهاندازی و خروجی نوری را نشان میدهد. شدت تابشی در سطوح پایینتر به صورت فوق خطی با جریان افزایش مییابد و در جریانهای بالاتر تمایل به خطی شدن بیشتری دارد و در نهایت با کاهش بازده داخلی به دلیل اثرات گرمایی به اشباع میرسد. منحنی برای شرایط پالسی (100mA) خروجی به مراتب بالاتری نسبت به شرایط DC نشان میدهد که مزیت عملیات پالسی برای دستیابی به شدت اوج بالا بدون آسیب حرارتی را برجسته میکند.
4.4 شدت تابشی نسبی در مقابل جابجایی زاویهای
این نمودار قطبی، الگوی انتشار فضایی LED را به تصویر میکشد. این نمودار نشان میدهد که چگونه شدت نور با دور شدن زاویه دید از محور مرکزی (0°) کاهش مییابد. الگوی این نوع پکیج تقریباً لمبرتی است، که در آن شدت در نقاط نیمزاویه (تقریباً ±15°) برابر با 50% شدت روی محور است و زاویه دید 30 درجه را تعریف میکند.
5. اطلاعات مکانیکی و پکیج
دستگاه از یک پکیج رادیال سربدار استاندارد 5 میلیمتری (T-1 3/4) استفاده میکند. سربها دارای فاصله استاندارد 2.54 میلیمتر (0.1 اینچ) هستند که با بردهای پروتوتایپ سوراخدار رایج و طرحهای PCB سازگار است. نقشه ابعاد پکیج اندازهگیریهای حیاتی از جمله قطر کلی، ارتفاع لنز، طول سرب و قطر سرب را ارائه میدهد. بدنه از پلاستیک زرد قالبگیری شده است که برای نور مادون قرمز 850 نانومتر شفاف است اما برای کمک به شناسایی بصری و تمایز از LEDهای نور مرئی رنگی به نظر میرسد. کاتد معمولاً توسط یک نقطه صاف روی لبه لنز و/یا یک سرب کوتاهتر شناسایی میشود. تمام ابعاد دارای تلرانس استاندارد ±0.25 میلیمتر هستند مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد.
6. دستورالعملهای لحیمکاری و مونتاژ
رسیدگی مناسب در طول مونتاژ برای جلوگیری از آسیب مکانیکی یا حرارتی به LED ضروری است.
6.1 شکلدهی سرب
اگر سربها نیاز به خم شدن دارند، این کار باید در نقطهای حداقل 3 میلیمتر دور از پایه حباب اپوکسی انجام شود. شکلدهی همیشه باید قبل از لحیمکاری، در دمای اتاق و با دقت برای جلوگیری از اعمال تنش مستقیم به بدنه اپوکسی که میتواند پکیج را ترک دهد یا اتصالات سیم داخلی را آسیب برساند، انجام شود. سوراخهای PCB باید دقیقاً با سربهای LED تراز شوند تا از تنش نصب جلوگیری شود.
6.2 ذخیرهسازی
LEDها باید در یک محیط خنک و خشک (≤30°C، ≤70% رطوبت نسبی) ذخیره شوند. عمر ذخیرهسازی توصیه شده پس از حمل و نقل 3 ماه است. برای ذخیرهسازی طولانیتر (تا یک سال)، قطعات باید در یک کیسه مهر و موم شده ضد رطوبت با ماده خشککن نگهداری شوند، ترجیحاً در جو نیتروژن، تا از جذب رطوبت و پتانسیل "پاپ کورن شدن" در طول لحیمکاری جلوگیری شود.
6.3 فرآیند لحیمکاری
حداقل فاصله 3 میلیمتر باید بین اتصال لحیم و حباب اپوکسی حفظ شود. پارامترهای لحیمکاری توصیه شده عبارتند از:
لحیمکاری دستی: دمای نوک هویه ≤300°C (برای هویه حداکثر 30 وات)، زمان لحیمکاری ≤3 ثانیه برای هر سرب.
لحیمکاری موجی/غوطهوری: دمای پیشگرم ≤100°C برای ≤60 ثانیه؛ دمای حمام لحیم ≤260°C برای ≤5 ثانیه.
پروفایل لحیمکاری ارائه شده، افزایش دمای سریع، یک ناحیه فلات (خیساندن)، یک قله کوتاه در 260°C و یک خنککن کنترل شده را توصیه میکند. از خنککن سریع یا شوک حرارتی باید اجتناب شود. لحیمکاری مجدد (بیش از یک چرخه غوطهوری یا لحیمکاری دستی) توصیه نمیشود.
6.4 تمیز کردن
اگر تمیز کردن پس از لحیمکاری ضروری است، از الکل ایزوپروپیل در دمای اتاق برای حداکثر یک دقیقه استفاده کنید. از تمیز کردن اولتراسونیک استفاده نکنید مگر اینکه اثرات آن (قدرت، فرکانس، مدت) به طور کامل بر روی نمونههای مونتاژ شده پیشتایید شده باشد، زیرا انرژی اولتراسونیک میتواند ساختار نیمههادی ظریف داخلی را بشکند.
5.5 مدیریت حرارت
مدیریت حرارتی مؤثر یک ملاحظه طراحی حیاتی است. رتبه اتلاف توان 150 میلیوات در 25 درجه سانتیگراد مشخص شده است. در کاربردهای واقعی، توان اتلاف شده واقعی (VF* IF) باید با افزایش دمای محیط کاهش یابد، همانطور که در منحنی کاهش رتبه نشان داده شده است. برای عملیات پیوسته در جریانهای بالا یا در دمای محیط بالا، استفاده از هیتسینک، افزایش جریان هوا یا پیادهسازی درایو پالسی برای کاهش دمای پیوندگاه متوسط و تضمین قابلیت اطمینان بلندمدت را در نظر بگیرید.
7. اطلاعات بستهبندی و سفارش
LEDها در کیسههای ضد استاتیک بستهبندی شدهاند تا از تخلیه الکترواستاتیک (ESD) محافظت شوند. این کیسهها در داخل کارتنهای داخلی قرار میگیرند که سپس در کارتنهای بیرونی بزرگتر برای حمل و نقل بستهبندی میشوند. یک مقدار بستهبندی معمول 200-500 قطعه در هر کیسه، با 5 کیسه در هر کارتن داخلی و 10 کارتن داخلی در هر کارتن اصلی بیرونی است. برچسب روی کیسه حاوی اطلاعات کلیدی برای ردیابی و شناسایی، شامل شماره محصول مشتری (CPN)، شماره محصول سازنده (P/N)، مقدار بستهبندی (QTY) و رتبه شدت تابشی (CAT) است. کدهای دیگر ممکن است نشاندهنده رتبه طول موج غالب (HUE)، رتبه ولتاژ پیشرو (REF)، شماره لات و کد تاریخ باشند.
8. پیشنهادات کاربردی و ملاحظات طراحی
8.1 سناریوهای کاربردی معمول
- کنترلهای از راه دور مادون قرمز: به عنوان فرستنده در کنترلهای تلویزیون، صوتی و ستتاپباکس استفاده میشود.
- تشخیص مجاورت و شیء: همراه با یک فوتوترانزیستور برای حس کردن حضور، عدم حضور یا موقعیت یک شیء استفاده میشود.
- سوئیچهای نوری: در سنسورهای شکاف (مانند تشخیص کاغذ در پرینترها) یا سنسورهای بازتابی استفاده میشود.
- سیستمهای امنیتی: برای روشنایی دید در شب در دوربینهای مداربسته یا به عنوان بخشی از پرتوهای تشخیص نفوذ مادون قرمز.
- اتوماسیون صنعتی: برای سنجش غیرتماسی در کاربردهای شمارش، تراز و تشخیص سطح.
8.2 ملاحظات طراحی
- محدود کردن جریان: همیشه از یک مقاومت سری یا درایور جریان ثابت برای محدود کردن جریان پیشرو به مقدار مورد نظر، که بر اساس ولتاژ تغذیه و ولتاژ پیشرو LED محاسبه میشود، استفاده کنید.
- عملیات پالسی: برای کاربردهایی که به شدت اوج بالا نیاز دارند (مانند سنجش برد طولانی)، از درایو پالسی با چرخه وظیفه مناسب برای باقی ماندن در محدوده رتبههای جریان پیک و توان متوسط استفاده کنید.
- طراحی نوری: هنگام طراحی لنزها، دیافراگمها یا مسیرهای نوری، زاویه دید 30 درجه را در نظر بگیرید. برای برد طولانیتر، میتوان از لنزهای خارجی برای موازی کردن پرتو استفاده کرد.
- هماهنگی آشکارساز: اطمینان حاصل کنید که آشکارساز نوری انتخاب شده (فوتوترانزیستور، فوتودیود یا IC گیرنده) حساسیت بالایی در ناحیه 850 نانومتر دارد.
- مصونیت در برابر نور محیط: در محیطهای با نور محیط قوی (به ویژه نور خورشید حاوی IR)، از سیگنالهای IR مدوله شده (پالسی) و تشخیص همزمان در گیرنده برای تمایز سیگنال از نویز پسزمینه استفاده کنید.
9. مقایسه و تمایز فنی
در مقایسه با LEDهای نور مرئی استاندارد، این LED مادون قرمز برای خروجی در طیف مادون قرمز با یک ماده (GaAlAs) که بازده بالا در 850 نانومتر ارائه میدهد، بهینهسازی شده است. تمایزدهندههای کلیدی آن در دسته LEDهای مادون قرمز، ترکیب شدت تابشی نسبتاً بالا (15 mW/sr معمول) و ولتاژ پیشرو پایین (1.45V معمول) است که میتواند منجر به مصرف انرژی کمتر در دستگاههای باتریخور شود. زاویه دید 30 درجه تعادل خوبی بین تمرکز پرتو و منطقه پوشش ارائه میدهد. مطابقت با استانداردهای زیستمحیطی مدرن (RoHS, REACH, بدون هالوژن) یک مزیت قابل توجه برای محصولاتی است که برای بازارهای جهانی در نظر گرفته شدهاند و نگرانیهای مربوط به مطابقت مواد را از بین میبرد.
10. سوالات متداول بر اساس پارامترهای فنی
س: آیا میتوانم این LED را مستقیماً از منبع تغذیه 5 ولت راهاندازی کنم؟
ج: خیر. شما باید از یک مقاومت محدودکننده جریان استفاده کنید. به عنوان مثال، با منبع تغذیه 5 ولت و جریان هدف 20 میلیآمپر و با فرض VFمعمول 1.45 ولت، مقدار مقاومت R = (5V - 1.45V) / 0.02A = 177.5Ω خواهد بود. یک مقاومت استاندارد 180Ω مناسب خواهد بود.
س: تفاوت بین رتبههای شدت تابشی DC و پالسی چیست؟
ج: رتبه DC (15 mW/sr در 20mA) برای عملیات پیوسته است که در آن اثرات حرارتی خروجی را محدود میکنند. رتبه پالسی (80 mW/sr در 100mA) قابل دستیابی است زیرا پالس کوتاه اجازه نمیدهد پیوندگاه به طور قابل توجهی گرم شود و اجازه میدهد جریان لحظهای بسیار بالاتر و در نتیجه خروجی نور بالاتری داشته باشد.
س: چگونه کاتد را شناسایی کنم؟
ج: در یک پکیج استاندارد 5 میلیمتری، کاتد معمولاً توسط دو ویژگی نشان داده میشود: 1) یک لبه صاف روی لبه لنز پلاستیکی گرد. 2) سرب کاتد معمولاً کوتاهتر از سرب آند است. همیشه قبل از لحیمکاری قطبیت را تأیید کنید.
س: آیا این LED به ESD حساس است؟
ج: مانند تمام دستگاههای نیمههادی، میتواند توسط تخلیه الکترواستاتیک آسیب ببیند. این قطعه در بستهبندی ضد استاتیک عرضه میشود و باید در طول مونتاژ با احتیاطهای مناسب ESD رسیدگی شود.
11. مورد عملی طراحی و استفاده
مورد: طراحی یک سنسور تشخیص شیء ساده
یک کاربرد رایج، سنسور شکست پرتو است. LED مادون قرمز HIR333/H0 در یک طرف مسیر قرار میگیرد و یک فوتوترانزیستور دقیقاً در مقابل آن قرار میگیرد. هنگامی که یک شیء بین آنها عبور میکند، پرتو مادون قرمز را قطع میکند و باعث تغییر خروجی فوتوترانزیستور میشود. برای این طراحی:
1. LED را با یک جریان ثابت 20 میلیآمپر با استفاده از یک سوئیچ ترانزیستوری ساده یا یک پین GPIO میکروکنترلر (با مقاومت سری) راهاندازی کنید.
2. برای بهبود مصونیت در برابر نویز و برد، LED را در یک فرکانس (مثلاً 38 کیلوهرتز) پالس دهید و از یک ماژول فوتوترانزیستور با فیلتر داخلی 38 کیلوهرتز استفاده کنید.
3. LED و آشکارساز را با در نظر گرفتن مخروط انتشار 30 درجه به دقت تراز کنید. برای شکافهای طولانیتر، اضافه کردن یک لوله یا لنز موازیکننده در جلوی LED برای باریک کردن پرتو را در نظر بگیرید.
4. سنسور را دور از نور مستقیم خورشید یا سایر منابع قوی نور مادون قرمز قرار دهید تا از تحریکات کاذب جلوگیری شود.
12. معرفی اصل عملکرد
یک دیود ساطعکننده نور مادون قرمز (IR LED) یک دیود پیوندگاه p-n نیمههادی است. هنگامی که یک ولتاژ پیشرو اعمال میشود، الکترونها از ناحیه n و حفرهها از ناحیه p به داخل پیوندگاه تزریق میشوند. هنگامی که این حاملهای بار در ناحیه فعال بازترکیب میشوند، انرژی به شکل فوتون (نور) آزاد میشود. طول موج (رنگ) نور منتشر شده توسط انرژی گاف باند ماده نیمههادی تعیین میشود. HIR333/H0 از گالیوم آلومینیوم آرسنید (GaAlAs) استفاده میکند که دارای گاف باند متناظر با فوتونها در طیف مادون قرمز نزدیک، به ویژه حدود 850 نانومتر است. پکیج پلاستیکی زرد برای شفاف بودن در این طول موج در حالی که نور مرئی را مسدود میکند، دوپ شده است و همچنین به عنوان یک لنز اولیه برای شکلدهی پرتو خروجی عمل میکند.
13. روندها و تحولات فناوری
روند در فناوری LED مادون قرمز به سمت بازده بالاتر (خروجی نور بیشتر در هر وات الکتریکی ورودی) و چگالی توان بالاتر ادامه دارد. این اجازه میدهد تا یا منابع روشنتری داشته باشیم یا طراحیهای بهینهتر انرژی. همچنین توسعه در تغییر طول موجهای اوج وجود دارد؛ در حالی که 850 نانومتر و 940 نانومتر رایج هستند، طول موجهای دیگر برای کاربردهای خاص مانند سنجش گاز یا تشخیص پزشکی بهینهسازی میشوند. بستهبندی در حال تکامل برای پشتیبانی از فناوری نصب سطحی (SMD) برای مونتاژ خودکار است، اگرچه پکیجهای ترو-هول مانند 5 میلیمتری برای نمونهسازی اولیه، تعمیر و برخی کاربردهای با قابلیت اطمینان بالا محبوب باقی میمانند. یکپارچهسازی روند دیگری است، که در آن LEDهای مادون قرمز با درایورها، مدولاتورها و حتی آشکارسازها در ماژولهای واحد ترکیب میشوند تا طراحی سیستم را برای کاربر نهایی ساده کنند.
اصطلاحات مشخصات LED
توضیح کامل اصطلاحات فنی LED
عملکرد نوربرقی
| اصطلاح | واحد/نمایش | توضیح ساده | چرا مهم است |
|---|---|---|---|
| بازده نوری | لومن/وات | خروجی نور در هر وات برق، بالاتر به معنای صرفهجویی بیشتر انرژی است. | مستقیماً درجه بازده انرژی و هزینه برق را تعیین میکند. |
| شار نوری | لومن | کل نور ساطع شده از منبع، معمولاً "روشنی" نامیده میشود. | تعیین میکند که نور به اندازه کافی روشن است یا نه. |
| زاویه دید | درجه، مثل 120 درجه | زاویهای که شدت نور به نصف کاهش مییابد، عرض پرتو را تعیین میکند. | بر محدوده روشنایی و یکنواختی تأثیر میگذارد. |
| دمای رنگ | کلوین، مثل 2700K/6500K | گرمی/سردی نور، مقادیر پایین زرد/گرم، مقادیر بالا سفید/سرد. | جو روشنایی و سناریوهای مناسب را تعیین میکند. |
| شاخص نمود رنگ | بدون واحد، 100-0 | توانایی ارائه دقیق رنگهای جسم، Ra≥80 خوب است. | بر اصالت رنگ تأثیر میگذارد، در مکانهای پرتقاضا مانند مراکز خرید، موزهها استفاده میشود. |
| تلرانس رنگ | مراحل بیضی مکآدام، مثل "5 مرحله" | متریک سازگاری رنگ، مراحل کوچکتر به معنای رنگ سازگارتر است. | رنگ یکنواخت را در سراسر همان دسته LEDها تضمین میکند. |
| طول موج غالب | نانومتر، مثل 620 نانومتر (قرمز) | طول موج متناظر با رنگ LEDهای رنگی. | فام قرمز، زرد، سبز LEDهای تکرنگ را تعیین میکند. |
| توزیع طیفی | منحنی طول موج در مقابل شدت | توزیع شدت در طول موجها را نشان میدهد. | بر نمود رنگ و کیفیت رنگ تأثیر میگذارد. |
پارامترهای الکتریکی
| اصطلاح | نماد | توضیح ساده | ملاحظات طراحی |
|---|---|---|---|
| ولتاژ مستقیم | Vf | حداقل ولتاژ برای روشن کردن LED، مانند "آستانه شروع". | ولتاژ درایور باید ≥Vf باشد، ولتاژها برای LEDهای سری جمع میشوند. |
| جریان مستقیم | If | مقدار جریان برای عملکرد عادی LED. | معمولاً درایو جریان ثابت، جریان روشنایی و طول عمر را تعیین میکند. |
| حداکثر جریان پالس | Ifp | جریان اوج قابل تحمل برای دورههای کوتاه، برای تاریکی یا فلاش استفاده میشود. | عرض پالس و چرخه وظیفه باید به شدت کنترل شود تا از آسیب جلوگیری شود. |
| ولتاژ معکوس | Vr | حداکثر ولتاژ معکوسی که LED میتواند تحمل کند، فراتر از آن ممکن است باعث شکست شود. | مدار باید از اتصال معکوس یا جهش ولتاژ جلوگیری کند. |
| مقاومت حرارتی | Rth (°C/W) | مقاومت در برابر انتقال حرارت از تراشه به لحیم، پایینتر بهتر است. | مقاومت حرارتی بالا نیاز به اتلاف حرارت قویتر دارد. |
| مقاومت ESD | V (HBM)، مثل 1000V | توانایی مقاومت در برابر تخلیه الکترواستاتیک، بالاتر به معنای کمتر آسیبپذیر است. | اقدامات ضد استاتیک در تولید لازم است، به ویژه برای LEDهای حساس. |
مدیریت حرارتی و قابلیت اطمینان
| اصطلاح | متریک کلیدی | توضیح ساده | تأثیر |
|---|---|---|---|
| دمای اتصال | Tj (°C) | دمای عملیاتی واقعی داخل تراشه LED. | هر کاهش 10°C ممکن است طول عمر را دو برابر کند؛ خیلی زیاد باعث افت نور، تغییر رنگ میشود. |
| افت لومن | L70 / L80 (ساعت) | زمانی که روشنایی به 70% یا 80% مقدار اولیه کاهش یابد. | مستقیماً "عمر خدمت" LED را تعریف میکند. |
| نگهداری لومن | % (مثل 70%) | درصد روشنایی باقیمانده پس از زمان. | نشاندهنده حفظ روشنایی در طول استفاده بلندمدت است. |
| تغییر رنگ | Δu′v′ یا بیضی مکآدام | درجه تغییر رنگ در حین استفاده. | بر یکنواختی رنگ در صحنههای روشنایی تأثیر میگذارد. |
| پیری حرارتی | تخریب ماده | تخریب ناشی از دمای بالا در بلندمدت. | ممکن است باعث افت روشنایی، تغییر رنگ یا خرابی مدار باز شود. |
بسته بندی و مواد
| اصطلاح | انواع رایج | توضیح ساده | ویژگیها و کاربردها |
|---|---|---|---|
| نوع بستهبندی | EMC، PPA، سرامیک | ماده محفظه محافظ تراشه، ارائه رابط نوری/حرارتی. | EMC: مقاومت حرارتی خوب، هزینه کم؛ سرامیک: اتلاف حرارت بهتر، عمر طولانیتر. |
| ساختار تراشه | جلو، تراشه معکوس | چینش الکترود تراشه. | تراشه معکوس: اتلاف حرارت بهتر، کارایی بالاتر، برای توان بالا. |
| پوشش فسفر | YAG، سیلیکات، نیترید | تراشه آبی را میپوشاند، مقداری را به زرد/قرمز تبدیل میکند، به سفید مخلوط میکند. | فسفرهای مختلف بر کارایی، CCT و CRI تأثیر میگذارند. |
| عدسی/اپتیک | مسطح، میکروعدسی، TIR | ساختار نوری روی سطح که توزیع نور را کنترل میکند. | زاویه دید و منحنی توزیع نور را تعیین میکند. |
کنترل کیفیت و دسته بندی
| اصطلاح | محتوای دستهبندی | توضیح ساده | هدف |
|---|---|---|---|
| دسته لومن | کد مثل 2G، 2H | گروهبندی بر اساس روشنایی، هر گروه مقادیر حداقل/حداکثر لومن دارد. | روشنایی یکنواخت را در همان دسته تضمین میکند. |
| دسته ولتاژ | کد مثل 6W، 6X | گروهبندی بر اساس محدوده ولتاژ مستقیم. | تسهیل تطبیق درایور، بهبود بازده سیستم. |
| دسته رنگ | بیضی مکآدام 5 مرحلهای | گروهبندی بر اساس مختصات رنگ، اطمینان از محدوده باریک. | یکنواختی رنگ را تضمین میکند، از رنگ ناهموار در داخل وسایل جلوگیری میکند. |
| دسته CCT | 2700K، 3000K و غیره | گروهبندی بر اساس CCT، هر کدام محدوده مختصات مربوطه را دارد. | الزامات CCT صحنه مختلف را برآورده میکند. |
آزمون و گواهینامه
| اصطلاح | استاندارد/آزمون | توضیح ساده | اهمیت |
|---|---|---|---|
| LM-80 | آزمون نگهداری لومن | روشنایی بلندمدت در دمای ثابت، ثبت افت روشنایی. | برای تخمین عمر LED استفاده میشود (با TM-21). |
| TM-21 | استاندارد تخمین عمر | عمر را تحت شرایط واقعی بر اساس دادههای LM-80 تخمین میزند. | پیشبینی علمی عمر ارائه میدهد. |
| IESNA | انجمن مهندسی روشنایی | روشهای آزمون نوری، الکتریکی، حرارتی را پوشش میدهد. | پایه آزمون شناخته شده صنعت. |
| RoHS / REACH | گواهی محیط زیست | اطمینان از عدم وجود مواد مضر (سرب، جیوه). | شرط دسترسی به بازار در سطح بینالمللی. |
| ENERGY STAR / DLC | گواهی بازده انرژی | گواهی بازده انرژی و عملکرد برای محصولات روشنایی. | در خریدهای دولتی، برنامههای یارانه استفاده میشود، رقابتپذیری را افزایش میدهد. |